Question

15．探究“一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”．提供的實(shí)驗(yàn)器材有電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（10Ω，15Ω，20Ω），滑動(dòng)變阻器三個(gè)R₁（40Ω，1A），R₂（  20Ω，0.5A ），R₃（ 40Ω，0.1A），導(dǎo)線若干．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，在a、b間先接入20Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P使電壓表的示數(shù)為2V，記下相應(yīng)電流值，再改接15Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向E（填“E”或“F”）端移動(dòng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的目的是保持定值電阻兩端電壓為2V不變．
（2）如表所示，根據(jù)分析，得到的結(jié)論是電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

R/Ω	10	15	20
I/A	0.2	0.13	0.1

（3）若要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，則滑動(dòng)變阻器要選擇哪個(gè)R₁（填滑動(dòng)變阻器的序號(hào)）

Answer 1

分析 （1）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時(shí)，電路中的總電阻變小，電路中的電流增大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，電壓表的示數(shù)變�。灰�探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過(guò)調(diào)節(jié)滑片，使滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的值．
（2）分析表格中數(shù)據(jù)，得出電流與電阻的關(guān)系．
（3）根據(jù)串分壓的知識(shí)，定值電阻越大，所需的滑動(dòng)變阻器的阻值越大，根據(jù)定值電阻的最大阻值結(jié)合歐姆定律便可計(jì)算出所需滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變大，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變大，電阻分得的電壓變小；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向E移動(dòng)，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到2V時(shí)，讀取電流表示數(shù)．因此移動(dòng)變阻器滑片P的目的保持定值電阻兩端電壓為2V不變．
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻增大為原來(lái)的幾倍，通過(guò)電阻的電流變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，故可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)定值電阻的阻值為20Ω時(shí)，電流I=0.1A，
所需滑動(dòng)變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.1A}$=25Ω＞20Ω；
由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)定值電阻的阻值為10Ω時(shí)，電流為0.2A＞0.1A，
故要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R₁．
故答案為：（1）E；保持定值電阻兩端的電壓為2V不變；（2）電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（3）R₁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，探究的方法是控制變量法，并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動(dòng)變阻器．